CN116315361B - 一种高安全性电池电芯结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高安全性电池电芯结构，涉及电池电芯防护技术领域，包括电池包覆壳，电池包覆壳内设有矩形支撑架以及安装于保护壳内的电芯本体，矩形支撑架外侧设有第一防护板和第二防护板，并设有第一缓冲组件和第二缓冲组件。本发明通过剪式支架与压簧将第一防护板所受冲击力分散；设置一级缓冲气囊防止第二防护板直接冲撞矩形支撑架；一级缓冲气囊内的气压达到阈值时气阀打开，气体通过气阀进入二级缓冲气囊内，防止矩形支撑架受冲击变形后直接碰撞电芯本体；通过束带使电芯本体紧密聚集，受冲击时束带相互脱离，使得电芯本体可以在矩形支撑架内移动，在矩形支撑架受冲击变形碰到电芯本体时，电芯本体受力远离矩形支撑架，避免硬性碰撞。

Description

一种高安全性电池电芯结构

技术领域

本发明涉及电池电芯防护技术领域，具体为一种高安全性电池电芯结构。

背景技术

电芯是指电池内部的能量储存单元，通常由正极、负极和电解质组成。目前电芯通常与其外壳内壁直接紧贴，在受到冲击时会产生硬性碰撞，导致电芯破损，容易导致电芯正极与负极直接接触引起电弧火花甚至是***。

根据专利号CN115332702B公开的一种高安全性电池电芯结构，通过多个防护侧板的联动，将受冲击一面所受冲击力向相邻侧分散，以起到缓冲的效果。

但上述技术方案中的缓冲件与电芯保护壳之间仍是直接接触的，在受冲击时虽然一部分冲击力被分散到相邻侧，但电芯保护壳仍会在第一时间受到冲击，且考虑到电芯工作时的温度状况，现有的电芯保护壳通常是一层较薄的金属板，在受到冲击时很容易变形，导致与冲击部相近的电芯破损。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种高安全性电池电芯结构，以解决上述背景技术中提出的现有电芯防护结构防护效果不理想的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种高安全性电池电芯结构，包括电池包覆壳，所述电池包覆壳内设有矩形支撑架以及多组安装于保护壳内的电芯本体，所述矩形支撑架的外侧活动装配有第一防护板和第二防护板，所述第一防护板与第二防护板之间设有第一缓冲组件，所述第二防护板与矩形支撑架之间设有第二缓冲组件；所述第一缓冲组件包括对称设于第一防护板与第二防护板之间的剪式支架；所述第二缓冲组件包括摄于第二防护板与矩形支撑架之间的一级缓冲气囊。

进一步的，所述第一防护板与第二防护板相邻侧的侧壁上均开设有滑槽，所述剪式支架包括固定端与活动端，所述固定端铰接于滑槽的一端，所述活动端铰接有与滑槽适配的滑块，所述滑块相对于固定端一侧设有压簧。

进一步的，所述矩形支撑架的内壁上设有二级缓冲气囊，所述矩形支撑架上开设有连通二级缓冲气囊与一级缓冲气囊的的气体通道，所述气体通道内设有气阀。

进一步的，所述保护壳外侧设有收束电芯本体的束带，所述束带上设有连接件，所述连接件包括分别设于束带两端的连接头与连接座，所述连接座上开设有与连接头适配的锁孔。

进一步的，所述连接座的侧壁上开设有锁孔内侧的销孔，所述二级缓冲气囊上设有与缺口适配的插销。

进一步的，所述矩形支撑架的内壁上设有用于固定电芯本体的定位架。

进一步的，所述矩形支撑架上设有导向柱贯穿所述第二防护板的导向柱。

与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

本发明提供的一种高安全性电池电芯结构：

通过第一防护板、第二防护板、剪式支架与压簧构成第一道缓冲结构，将第一防护板所受冲击力向垂直于第一防护板移动方向分散；

通过第二防护板和一级缓冲气囊构成第二道缓冲结构，防止第二防护板受冲击时直接冲撞在矩形支撑架上导致矩形支撑架变形；

通过矩形支撑架与二级缓冲气囊构成第三道缓冲结构，在一级缓冲气囊受冲击达到气阀阈值时，气阀打开，一级缓冲气囊内的气体通过气阀进入二级缓冲气囊内，防止矩形支撑架受冲击变形后直接碰撞电芯本体导致电芯本体破损；

通过束带配合保护壳，在常态下通过束带使安装于保护壳内的电芯本体紧密聚集在一起，以便通过定位架进行固定，受冲击时通过插销使束带连接件相互脱离，使得安装于保护壳内的电芯本体可以自由在矩形支撑架内移动，在矩形支撑架受冲击变形碰到电芯本体时，电芯本体受力向着远离矩形支撑架的方向移动，增大了电芯本体与矩形支撑架之间的缓冲距离，提高了电池电芯的安全性。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1为本发明提供的电池电芯的结构示意图；

图2为图1中A处放大图；

图3为本发明提供的电池电芯的俯视图；

图4为本发明提供的电池电芯受冲击的示意图；

图5为图4中B处放大图；

图6为本发明提供的矩形支撑架受冲击的示意图；

图7为本发明提供的另一形状保护壳的示意图。

图中：

100、电池包覆壳；110、保护壳；120、电芯本体；130、束带；140、连接件；141、连接头；142、连接座；200、矩形支撑架；201、定位架；202、二级缓冲气囊；203、插销；204、导向柱；210、第二防护板；211、一级缓冲气囊；220、第一防护板；221、剪式支架；222、滑块；223、压簧。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参阅图1至图7，本发明提供的一种高安全性电池电芯结构，包括电池包覆壳100，在本实施例中电池包覆壳100选用铝制外壳，耐高温耐腐蚀且可以起到良好的导热散热效果，电池包覆壳100内设有矩形支撑架200以及多组安装于保护壳110内的电芯本体120，矩形支撑架200的外侧活动装配有第一防护板220和第二防护板210，第一防护板220与第二防护板210之间设有第一缓冲组件，第二防护板210与矩形支撑架200之间设有第二缓冲组件。

如图1至图3所示，第一缓冲组件包括对称设于第一防护板220与第二防护板210之间的剪式支架221，第一防护板220与第二防护板210相邻侧的侧壁上均开设有滑槽，剪式支架221包括固定端与活动端，固定端铰接于滑槽的一端，活动端铰接有与滑槽适配的滑块222，滑块222相对于固定端一侧设有压簧223，当电池受冲击时，第一防护板220受力向第二防护板210移动，驱使剪式支架221延伸，使滑块222沿着滑槽向远离剪式支架221固定端方向移动，并挤压压簧223，以此将第一防护板220所受冲击力分散。

如图1和图3所示，第二缓冲组件包括摄于第二防护板210与矩形支撑架200之间的一级缓冲气囊211，在第二防护板210受冲击向矩形支撑架200移动时，一级缓冲气囊211提供缓冲，矩形支撑架200上设有导向柱204贯穿第二防护板210的导向柱204，用于引导第二防护板210受冲击时向矩形支撑架200移动以挤压一级缓冲气囊211，通过一级缓冲气囊211进行第二次卸力，且在矩形支撑架200的内壁上设有二级缓冲气囊202，矩形支撑架200上开设有连通二级缓冲气囊202与一级缓冲气囊211的气体通道，气体通道内设有气阀（未示出），当第二防护板210受冲击给一级缓冲气囊211施加的压力达到一定值后，气阀打开，一级缓冲气囊211内的气体通过气阀进入二级缓冲气囊202内，使二级缓冲气囊202膨胀起来，在矩形支撑架200受冲击变形后可以充当中间缓冲层，避免矩形支撑架200与电芯本体120直接碰撞导致电芯本体120受损。

如图4至图5所示，保护壳110外侧设有收束电芯本体120的束带130，本实施例中束带130为四个，束带130相互连接将电芯本体120收束于中间以形成矩形的电芯收束体，束带130上设有连接件140，连接件140包括分别设于束带130两端的连接头141与连接座142，本实施例中连接头141选用弹性卡子，连接座142上开设有与连接头141适配的锁孔，连接座142的侧壁上开设有锁孔内侧的销孔，二级缓冲气囊202上设有与缺口适配的插销203，当一级缓冲气囊211受挤压达到一定压力时，气阀打开，其内的气体通过气阀进入二级缓冲气囊202内，随着二级缓冲气囊202膨胀的过程，插销203***销孔内，驱使连接头141脱离连接座142，使束带130松开，此时安装有电芯本体120的保护壳110不再被束带130收束，可以在矩形支撑架200内自由移动，矩形支撑架200的内壁上设有用于固定电芯本体120的定位架201，在常态下安装有电芯本体120的保护壳110被束带130紧密收束在一起，并通过定位架201将保护壳110固定于矩形支撑架200的中心处，以便进行电连接。

如图6所示，常态下束带130收束的电芯本体120与矩形支撑架200之间留有一定的空间，一方面在受冲击时给二级缓冲气囊202留有充足的膨胀空间，便于一级缓冲气囊211内的气体进入二级缓冲气囊202，另一方面在电池受外部冲击过大，将矩形支撑架200冲击变形时，二级缓冲气囊202膨胀使销钉***连接座142上的销孔使连接头141与连接座142脱离，以使安装于保护壳110内的电芯本体120解放，在矩形支撑架200受冲击形变时随外壳形变的推挤向远离冲击的方向移动，而留存的空间使得电芯本体120可以向除受冲击方向外的三个方向分散，大大降低了电芯本体120被冲击损坏的风险，防止电芯本体120受到硬性碰撞造成破损，导致引起电弧火花甚至***，且在电池一侧受冲击时，远离受冲击一侧的缓冲结构能够承担一部分冲击力，进一步缓解受冲击一侧所受压力。

如图7所示，保护壳110可选用截面为圆形或菱形等多边形形状的中空柱状体，优选的本实施例中保护壳110选用截面为等腰直角三角形的柱状保护壳110。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种高安全性电池电芯结构，包括电池包覆壳（100），其特征在于：所述电池包覆壳（100）内设有矩形支撑架（200）以及多组安装于保护壳（110）内的电芯本体（120），所述矩形支撑架（200）的外侧活动装配有第一防护板（220）和第二防护板（210），所述第一防护板（220）与第二防护板（210）之间设有第一缓冲组件，所述第二防护板（210）与矩形支撑架（200）之间设有第二缓冲组件；

所述第一缓冲组件包括对称设于第一防护板（220）与第二防护板（210）之间的剪式支架（221）；

所述第二缓冲组件包括摄于第二防护板（210）与矩形支撑架（200）之间的一级缓冲气囊（211）；

所述矩形支撑架（200）的内壁上设有二级缓冲气囊（202），所述矩形支撑架（200）上开设有连通二级缓冲气囊（202）与一级缓冲气囊（211）的气体通道，所述气体通道内设有气阀；

所述保护壳（110）外侧设有收束电芯本体（120）的束带（130），所述束带（130）上设有连接件（140），所述连接件（140）包括分别设于束带（130）两端的连接头（141）与连接座（142），所述连接座（142）上开设有与连接头（141）适配的锁孔；

所述连接座（142）的侧壁上开设有锁孔内侧的销孔，所述二级缓冲气囊（202）上设有与缺口适配的插销（203）。

2.根据权利要求1所述的一种高安全性电池电芯结构，其特征在于：所述第一防护板（220）与第二防护板（210）相邻侧的侧壁上均开设有滑槽，所述剪式支架（221）包括固定端与活动端，所述固定端铰接于滑槽的一端，所述活动端铰接有与滑槽适配的滑块（222），所述滑块（222）相对于固定端一侧设有压簧（223）。

3.根据权利要求1所述的一种高安全性电池电芯结构，其特征在于：所述矩形支撑架（200）的内壁上设有用于固定电芯本体（120）的定位架（201）。

4.根据权利要求1所述的一种高安全性电池电芯结构，其特征在于：所述矩形支撑架（200）上设有导向柱（204）贯穿所述第二防护板（210）的导向柱（204）。